阅读说明：本技术 制冰装置以及制冰方法 (Ice making device and ice making method ) 是由 綦超 陈泽 饶建华 崔子阳 李康平 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明属于地质分析设计技术领域,尤其涉及一种制冰装置以及制冰方法。其中的制冰装置包括低温容器、制冰管、真空泵、第一烧瓶以及第二烧瓶,低温容器内可装有0℃水,制冰管可操作性地进入到装有0℃水的低温容器中,制冰管内可储存有冰粉,制冰管的轴向两端分别设置有进水口和出气口,真空泵以及第一烧瓶依次和制冰管的出气口连通,第二烧瓶和制冰管的进水口连通,第二烧瓶可存储有0℃水。本发明可使生成的晶体颗粒大小可控,以利于对地球极地冰川、火星冰盖、冰卫星冰地壳内部物质性质、组成及其演化的研究,以满足科研工作的需要。(The invention belongs to the technical field of geological analysis design, and particularly relates to an ice making device and an ice making method. The ice making device comprises a low-temperature container, an ice making pipe, a vacuum pump, a first flask and a second flask, wherein 0 ℃ water can be filled in the low-temperature container, the ice making pipe can enter the low-temperature container filled with the 0 ℃ water in an operable manner, ice powder can be stored in the ice making pipe, the two axial ends of the ice making pipe are respectively provided with a water inlet and a gas outlet, the vacuum pump and the first flask are communicated with the gas outlet of the ice making pipe in sequence, the second flask is communicated with the water inlet of the ice making pipe, and the second flask can store the 0 ℃ water. The invention can control the size of the generated crystal particles, is beneficial to the research on the properties, the compositions and the evolution of substances in the earth polar glaciers, Mars ice covers and ice satellite ice earth crust, and meets the requirements of scientific research work.)

制冰装置以及制冰方法

技术领域

本发明属于地质分析设计技术领域，尤其涉及一种制冰装置以及制冰方法。

背景技术

冰样品的制备是人类通过变形实验研究地球极地冰川、火星冰盖、冰卫星冰地壳内部物质性质、组成及其演化的重要基础。

在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中至少存在以下不足：

现有技术中，工业用和商用制冰机大多采用喷淋式、流水式或浸入式等制冰方法，然而通过这类方法制备的冰存在着诸多问题：由于没有空间限制，冰的晶体生长过程不可控，产生的晶体颗粒大小不均匀、不可控，在结冰过程中，冰样品的晶体会定向生长，形成各向异性的结构，即现有技术的制冰方法所制造的冰样品，其显微结构的生长是随机的，不利于对地球极地冰川、火星冰盖、冰卫星冰地壳内部物质性质、组成及其演化的研究，不能满足科研工作的需要。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种制冰装置以及制冰方法，以解决现有技术中的制冰方法所制造的冰样品，不能满足科研工作需要的技术问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一方面，本发明提供了一种制冰装置，其特征在于，所述装置包括：

低温容器，所述低温容器内可装有0℃水；

制冰管，所述制冰管可操作性地进入到装有0℃水的低温容器中，所述制冰管内可储存有冰粉，所述制冰管的轴向两端分别设置有进水口和出气口；

真空泵以及第一烧瓶，所述真空泵以及所述第一烧瓶依次和所述制冰管的出气口连通；

第二烧瓶，所述第二烧瓶和所述制冰管的进水口连通，所述第二烧瓶可存储有0℃水。

进一步地，所述制冰管的两端敞口设置，以形成所述进水口和所述出气口，所述进水口内设置有可拆卸的第一塞子，所述第一塞子内设置有和所述制冰管相通的第一通道，所述第一通道和所述第二烧瓶连通；所述出气口内设置有可拆卸的第二塞子，所述第二塞子内设置有和所述制冰管相通的第二通道，所述第二通道和所述第一烧瓶连通。

进一步地，所述第一塞子和所述第二塞子均和所述制冰管之间设置有多道密封圈。

更进一步地，所述制冰管内设置有过滤网，所述过滤网紧贴设置在所述第二塞子内侧。

进一步地，所述第二烧瓶和所述制冰管的进水口之间设置有第一控制阀，所述第一烧瓶和所述制冰管的出气口之间设置有第二控制阀。

进一步地，所述装置还包括：

工作平台，所述低温容器以及所述真空泵设置在所述工作平台上；

支架，所述支架包括连接板、支撑板以及支撑杆，所述连接板沿竖向固定设置在所述工作平台上，所述支撑板沿水平向固定设置在所述连接板的一侧，所述支撑板设置在所述真空泵正上方，所述第二烧瓶设置在所述支撑板上，所述第二烧瓶位于所述低温容器上方，所述支撑杆设置在所述连接板的顶部，所述第一烧瓶设置在所述支撑杆上，所述第一烧瓶设置在所述第二烧瓶上方；

机械臂，所述机械臂和所述支架并列设置在所述工作平台上，所述机械臂设置在所述低温容器以及所述真空泵之间，所述制冰管设置在所述机械臂的输出部上。

更进一步地，所述工作平台的底部设置有可刹车的滚轮。

另一方面，本发明还提供了一种制冰方法，所述方法包括：

提供有储存有冰粉的制冰管；

将储存有冰粉的制冰管装配到上述制冰装置上，所述低温容器装有0℃水，所述第二烧瓶存储有0℃水，所述制冰管的进水口位于所述低温容器内的水面之下，所述制冰管的出气口位于所述制冰管的进水口的上方；

所述真空泵开始工作，所述第二烧瓶存储的0℃水流入到所述制冰管中，以填充冰粉中的空隙，直至充满整个所述制冰管，待水从所述制冰管的出气口流出后，所述真空泵停止工作；

将所述制冰管从所述制冰装置中拆卸，并将内部浸没了水的制冰管，放到结冰装置里结冰，以形成冰样品；

待冰样品形成后，将制冰管从结冰装置取出，并将冰样品从制冰管中取出。

进一步地，所述提供有储存有冰粉的制冰管，具体包括：

制冰管的一端封闭，将筛好颗粒大小的冰粉放入到制冰管中，制冰管的另一端捅入挤样柄，冰粉在挤样柄推动下在制冰管里压实。

进一步地，所述将冰样品从制冰管中取出，具体包括：

将辅助快套装在制冰管上，制冰管的一端捅入挤样柄，冰样品在挤样柄推动下，从制冰管的另一端捅出。

本发明的有益效果是：

本发明中，由于低温容器装有0℃水，第二烧瓶存储有0℃水，制冰管的进水口位于水面之下，制冰管的出气口位于制冰管的进水口的上方，这样不仅能保证进入制冰管内部水的温度为0℃，而且能保证0℃水在浸没冰粉时保持0℃；另外，制冰时，是从位于制冰管下端的进水口进水，而从位于制冰管上方的出气口排出，这样可以保证冰粉之间的空隙由水填满，填补了冰粉空隙的水将会以周围冰粉为凝结核结冰，从而不是定向生长，进而保证晶格取向的各向同性，而冰粉之间的空隙可以通过在制冰管中进行预先设定，从而使冰粉之间的空隙被限定，其生成的晶体颗粒大小可控，以利于对地球极地冰川、火星冰盖、冰卫星冰地壳内部物质性质、组成及其演化的研究，以满足科研工作的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种制冰装置的结构示意图；

图2为图1中的制冰管的结构示意图；

图3为图2的剖面示意图；

图4为图1中的管路连接示意图；

图5为本发明实施例的一种制冰方法的流程示意图；

图6为将冰样品从制冰管中取出的结构示意图；

图7为通过图5所示的制冰方法所制备的冰样品的显微结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，本发明实施例提供了一种制冰装置。

图1为本发明实施例的一种制冰装置的结构示意图，结合图1，该装置包括低温容器3、制冰管2、真空泵8、第一烧瓶6以及第二烧瓶7。

结合图1，本发明实施例的低温容器3内可装有0℃水，而制冰管2可操作性地进入到装有0℃水的低温容器3中，制冰管2内可储存有冰粉，制冰管2的轴向两端分别设置有进水口和出气口，真空泵8以及第一烧瓶6依次和制冰管2的出气口连通，而第二烧瓶7和制冰管2的进水口连通，第二烧瓶7可存储有0℃水。

图2为图1中的制冰管的结构示意图，图3为图2的内部示意图，结合图2以及图3，本发明实施例的制冰管2的两端敞口设置，以形成进水口和出气口，进水口内设置有可拆卸的第一塞子9，第一塞子9内设置有和制冰管2相通的第一通道10，第一通道10和第二烧瓶7连通，以用于向制冰管2内输入0℃水，出气口内设置有可拆卸的第二塞子11，第二塞子11内设置有和制冰管2相通的第二通道12，第二通道12和第一烧瓶6连通，以用于制冰管2内的空气抽出至第二烧瓶7内。

在实际使用中，本发明实施例的第二烧瓶7可分离所抽气体中所含有少量液体水(或其他液体)，把液体分离排放，避免液体进入真空泵8，造成真空泵8损坏。

在实际使用时，本发明实施例的制冰管2沿竖向设置，进水口位于制冰管2的下端，出气口位于制冰管2的上端，这样可以使空气从制冰管2的上端排出，效果更好。

本发明实施例中，第一塞子9和第二塞子11可以过盈配合在制冰管2的两端内，而第一塞子9和第二塞子11均和制冰管之间设置有多道密封圈13，以防止水和空气从塞子和制冰管之间泄露。

另外，结合图3，本发明实施例中，制冰管2内还可以设置有过滤网14，该过滤网14紧贴设置在第二塞子11内侧，这样可以防止制冰管2内的冰粉从第二通道12中排出，而堵塞第二通道12，影响空气的排出。

优选地，本发明实施例的过滤网14可以为带孔的铝制垫片，其可以采用嵌设的方式固定设置在第二塞子11内侧，过滤网14和第二塞子11可以共同过盈装配到制冰管2内。

图4为图1中的管路连接示意图，结合图1以及图4，本发明实施例中，第二烧瓶7可以和制冰管2的进水口连通，第二烧瓶可存储有0℃水，可以将第二烧瓶7内的0℃水输送至制冰管2内；而真空泵8以及第一烧瓶6依次和制冰管2的出气口连通，这样可以通过抽真空的方式将制冰管2内的空气排出。

进一步地，结合图1以及图4，本发明实施例中，第二烧瓶7和制冰管2的进水口之间可以通过第一管路15连接，该第一管路15上设置有第一控制阀16，以控制第一管路15水的流量，进而控制0℃水的流入；而第一烧瓶6和制冰管2的出气口之间可以通过第二管路17连接，该第二管路17上设置有第二控制阀18，以控制第二管路17的通断。

为了方便装置的布置和使用，结合图1，本发明实施例的制冰装置还包括工作平台4以及支架，低温容器3、真空泵8、支架以及机械臂1可以设置在工作平台4上，工作平台4的底部可以设置有可刹车的滚轮24，以方便装置的整体移动和周转。

进一步地，结合图1，本发明实施例的支架包括连接板19、支撑板20以及支撑杆5，其中，连接板19沿竖向固定设置在工作平台4上，支撑板20沿水平向固定设置在连接板19的一侧，支撑板20设置在真空泵8正上方，第二烧瓶7设置在该支撑板20上，第二烧瓶7位于低温容器3上方，支撑杆5设置在连接板19的顶部，第一烧瓶6设置在支撑杆5上，第一烧瓶6设置在第二烧瓶7上方，通过上述布置，可以尽量减少制冰装置的占地空间，以方便周转使用。

进一步地，本发明实施例中，构成支架的连接板19、支撑板20以及支撑杆5可以焊接成型，以保证整体性，而支撑杆5上可以设置有一个托架，该托架包括一个托杆22和一个托环23，该托杆22的一端固定连接在支撑杆5上，托环23固定设置在托杆22的另一端上，第一烧瓶6整体呈球状，其下端嵌设在托环23中，以实现第一烧瓶6在支架上的安装。

结合图1，本发明实施例的机械臂1和支架并列设置在工作平台4上，机械臂1设置在低温容器3以及真空泵8之间，机械臂1为外购件，其输出部可以进行俯仰动作，制冰管2设置在机械臂1的输出部上，通过控制械臂1的输出部的俯仰动作，可以将制冰管2放入到低温容器3内，以及将其从低温容器3中取出。

另一方面，基于上述制冰装置，本发明实施例还提供了一种制冰方法。

图5为本发明实施例的一种制冰方法的流程示意图，结合图5，该制冰方法包括：

S1：提供有储存有冰粉的制冰管2；

S2：将储存有冰粉的制冰管2装配到上述制冰装置上，低温容器3装有0℃水，第二烧瓶7存储有0℃水，制冰管2的进水口位于低温容器3的水面之下，制冰管2的出气口位于制冰管2的进水口上方；

此过程中，可以通过机械臂1将制冰管2放入到低温容器3中，制冰管2整体都位于低温容器3的水面之下，并保证制冰管2的出气口密封性能。

S3：真空泵8开始工作，第二烧瓶7存储的0℃水流入到制冰管2中，以填充冰粉中的空隙，直至充满整个制冰管2，待水从制冰管2的出气口流出后，真空泵8停止工作；

此过程中，由于流入到制冰管2中的水为0℃水，且制冰管2处于0℃的低温容器3中，这时制冰管中的冰粉不会融化；当真空泵开始抽真空后，第二烧瓶7内的水开始通过第一管道15以及制冰管2底部的第一通道10进入到制冰管2中，水往上涌，然后填充冰粉中的空隙，完全充满制冰管2后，水再经过制冰管2顶部的第二通道12流出到第一烧瓶6中进行气液分离，抽真空让水进入制冰管的目的是排出空气，最后形成的样品孔隙度低。

S4：将制冰管2从制冰装置中拆卸，并将内部浸没了水的制冰管2，放到结冰装置(例如冰箱)里结冰，以形成冰样品；

此过程中，需先通过机械臂1将制冰管2从低温容器3中取出，再将制冰管2两端的第一通道10和第二通道12密封，最后才将内部浸没了水的制冰管2，放到结冰装置(例如冰箱)里结冰。

S5：待冰样品形成后，将制冰管2从结冰装置取出，并将冰样品从制冰管2中取出，即完成了冰样品的制作。

该制作方法中，由于低温容器装有0℃水，第二烧瓶存储有0℃水，制冰管的进水口位于水面之下，制冰管的出气口位于制冰管的进水口的上方，这样不仅能保证进入制冰管内部水的温度为0℃，而且能保证0℃水在浸没冰粉时保持0℃；另外，制冰时，是从位于制冰管下端的进水口进水，而从位于制冰管上方的出气口排出，这样可以保证冰粉之间的空隙由水填满，填补了冰粉空隙的水将会以周围冰粉为凝结核结冰，从而不是定向生长，进而保证晶格取向的各向同性，而冰粉之间的空隙可以通过在制冰管中进行预先设定，从而使冰粉之间的空隙被限定，其生成的晶体颗粒大小可控，以利于对地球极地冰川、火星冰盖、冰卫星冰地壳内部物质性质、组成及其演化的研究，以满足科研工作的需要。

本发明实施例中，提供有储存有冰粉的制冰管，具体包括：

制冰管2的一端封闭，将筛好颗粒大小的冰粉放入到制冰管2中，制冰管的另一端捅入挤样柄，冰粉在挤样柄推动下在制冰管2里压实即可，这样可以根据需要预先选择冰粉的颗粒大小，以实现冰粉之间的空隙可根据需要进行设定。

图6为将冰样品从制冰管中取出的结构示意图，结合图6，本发明实施例中，将冰样品从制冰管中取出，具体包括：

将辅助快26套装在制冰管2上，制冰管2的一端捅入挤样柄25，冰样品在挤样柄25推动下，从制冰管2的另一端捅出，此种情况下，制冰管2的两端敞口设置。

图7为通过图5所示的制冰方法所制备的冰样品的显微结构示意图，该图是利用扫描电镜下的电子背散射衍射技术分析得到，该样品平均晶体颗粒粒径为225微米，符合实验要求。

以下所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。